KR19980043618A - How to remove photoresist - Google Patents
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Abstract
본 발명은 감광막 제거 방법에 관한 것으로, 감광막 찌꺼기 및 반응 부산물로 인한 불량을 방지하기 위하여 플라즈마 식각, 오존 소각 및 세정 공정을 순차적으로 실시함으로써 감광막의 완전한 제거가 가능해져 소자의 수율이 향상될 수 있는 감광막 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing a photoresist, and to sequentially remove the photoresist by performing plasma etching, ozone incineration and cleaning processes in order to prevent defects caused by photoresist debris and reaction by-products. It relates to a photosensitive film removal method.
Description
본 발명은 감광막 제거 방법에 관한 것으로, 특히 플라즈마 식각, 오존 소각 및 세정 공정으로 이루어지는 감광막 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photoresist removal method, and more particularly, to a photoresist removal method comprising plasma etching, ozone incineration, and cleaning processes.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 감광막은 이온 주입 마스크(Mask) 또는 식각 마스크로 이용된다. 상기 이온 주입 마스크는 패터닝하고자 하는 층상에 감광막을 도포(Coating)하고 경화(Baking)시킨 후 상기 감광막을 패터닝함으로써 형성된다. 그런데 이온 주입시 주입된 이온에 의해 감광막의 폴리머(Polymer) 사슬로부터 수소 원자가 떨어져 나가고, 이에 의해 탄소의 함량이 증가된 표면층이 생성되는데, 이를 탄화층이라 한다. 이러한 탄화층의 특성은 이온의 주입량, 이온 주입 에너지, 이온의 종류 등에 따라 각기 다르게 나타나는데, 이온의 주입량이 임계값에 도달되기 전까지는 감광막의 탄화(Carbonization) 정도가 이온의 주입량에 따라 증가되기 때문에 고농도 이온 주입 공정에 사용된 감광막의 표면에는 치밀한 구조를 갖는 탄화층이 형성된다. 그러므로 오존(O3) 소각(Ashing)법 또는 다운 스트림(Down Stream) 플라즈마 소각법 등을 이용하는 종래의 감광막 제거 방법은 고농도 이온 주입 공정에서 이온 주입 마스크로 이용된 감광막을 제거하는데 적합하지 못하다. 또한 감광막 소각 공정이 경화 공정보다 높은 온도에서 실시되는 경우 감광막 내에 존재하는 용매가 기화되어 외부로 배출되지 못하고 탄화층 하부에 축적되기 때문에 내부의 압력이 증가되고, 이로 인해 감광막의 터짐(Pop-up)이 발생된다. 그러므로 감광막의 터짐에 의한 파티클의 생성으로 웨이퍼 및 반응로의 오염이 유발되어 소자의 수율이 저하된다.In general, a photoresist is used as an ion implantation mask or an etching mask in a semiconductor device manufacturing process. The ion implantation mask is formed by coating and curing a photoresist film on a layer to be patterned and then patterning the photoresist film. However, the hydrogen atoms are separated from the polymer chain of the photosensitive film by the ions implanted during the ion implantation, thereby creating a surface layer having an increased carbon content, which is called a carbonization layer. The characteristics of the carbonized layer are different depending on the amount of ion implantation, ion implantation energy, type of ions, etc., since the degree of carbonization of the photosensitive film increases with the amount of ion implantation until the ion implantation reaches a threshold value. A carbonized layer having a dense structure is formed on the surface of the photosensitive film used in the high concentration ion implantation process. Therefore, the conventional photoresist removal method using ozone (O 3 ) ashing method or down stream plasma incineration method is not suitable for removing the photoresist film used as an ion implantation mask in a high concentration ion implantation process. In addition, when the photoresist incineration process is performed at a higher temperature than the curing process, the solvent present in the photoresist film is vaporized and is not discharged to the outside, but accumulates under the carbonized layer, thereby increasing the internal pressure, thereby causing pop-up. ) Is generated. Therefore, generation of particles by bursting of the photoresist film causes contamination of the wafer and the reaction furnace, thereby lowering the yield of the device.
따라서 본 발명은 플라즈마 식각, 오존 소각 및 세정 공정을 순차적으로 실시함으로써 상기한 단점을 해소할 수 있는 감광막 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for removing a photoresist film which can solve the above disadvantages by sequentially performing plasma etching, ozone incineration, and cleaning processes.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이온 주입 마스크로 이용되며 이온 주입에 의해 표면부에 탄화층이 형성된 감광막 제거 방법에 있어서, 상기 탄화층을 제거하기 위하여 상기 감광막을 소정 두께 플라즈마 식각하는 단계와, 상기 단계로부터 잔류된 상기 감광막을 소각한 후 잔류된 감광막 찌꺼기 및 반응 부산물을 제거하기 위한 세정 공정을 실시하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 플라즈마 식각 공정은 반응성 이온 식각 방법으로 실시되고 상기 소각 공정은 오존 소각법 또는 다운 스트림 방식의 마이크로파 플라즈마를 이용한 소각법 중 어느 하나의 방법으로 실시되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is used as an ion implantation mask and the photosensitive film removal method in which a carbide layer is formed on the surface by ion implantation, the step of plasma etching the photosensitive film to a predetermined thickness to remove the carbonization layer and And incinerating the photoresist film remaining from the step, and performing a cleaning process for removing the photoresist residue and reaction by-products, wherein the plasma etching process is performed by a reactive ion etching method. The process is characterized in that it is carried out by either the ozone incineration method or the incineration method using a microwave plasma of the downstream method.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 감광막 제거 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1 to 5 are cross-sectional views of elements for explaining the method of removing the photosensitive film according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 기호설명** Description of Symbols on Major Parts of Drawings *
1 : 실리콘 기판2 : 감광막1 silicon substrate 2 photosensitive film
2A : 탄화층2B : 감광막 찌꺼기2A: carbide layer 2B: photosensitive film residue
3 : 접합영역4 : 반응 부산물3: junction region 4: reaction by-product
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
본 발명은 고농도의 이온 주입에 의한 탄화층의 생성으로 완전한 제거가 어려운 감광막을 효과적으로 제거하기 위한 방법을 제공하는 것으로, 이온 주입 마스크가 형성되는 과정부터 이온 주입 마스크로 이용된 감광막이 제거되는 과정까지를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The present invention provides a method for effectively removing a photoresist film that is difficult to completely remove due to the formation of a carbonized layer by high concentration of ion implantation, from forming an ion implantation mask to removing a photoresist film used as an ion implantation mask. 1 to 5 will be described as follows.
도 1은 실리콘 기판(1)상에 감광막(2)을 형성한 후 패터닝한 상태의 단면도이고, 도 2는 패터닝된 상기 감광막(2)을 이온 주입 마스크를 이용하여 노출된 상기 실리콘 기판(1)에 고농도의 이온을 주입하는 상태의 단면도인데, 주입된 고농도 이온에 의해 폴리머 사슬로부터 수소 원자가 떨어져 나가고, 이에 의해 상기 감광막(2)의 표면부에 탄소 함량이 증가된 탄화층(2A)이 생성된다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a patterned state after forming a photoresist film 2 on a silicon substrate 1, and FIG. 2 shows the silicon substrate 1 having the patterned photoresist film 2 exposed using an ion implantation mask. It is a cross-sectional view of a state in which a high concentration of ions are injected into the hydrogen atoms from the polymer chain by the injected high concentration ions, thereby producing a carbonized layer 2A having an increased carbon content in the surface portion of the photosensitive film 2. .
도 3은 상기 탄화층(2A)을 제거하기 위하여 100 내지 150mT의 압력 상태에서 산소(O2) 및 아르곤(Ar) 가스를 이용한 플라즈마 식각 공정으로 상기 감광막(2)을 소정 두께 식각한 상태의 단면도로서, 상기 플라즈마 식각 공정은 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching) 방법으로 30 내지 60초 동안 실시하며, 이때 상기 산소(O2)의 공급 속도는 분당 5 내지 10cc 그리고 상기 아르곤(Ar) 가스의 공급 속도는 분당 30 내지 80cc가 되도록 한다. 또한 플라즈마 식각 장비에는 100 내지 200와트(W)의 고주파 전력(RF Power) 및 30 내지 80 가우스(G)의 자장이 인가되도록 한다.3 is a cross-sectional view of the photoresist film 2 having a predetermined thickness etched by a plasma etching process using oxygen (O 2 ) and argon (Ar) gas at a pressure of 100 to 150 mT to remove the carbide layer 2A. As, the plasma etching process is carried out for 30 to 60 seconds by a reactive ion etching method, wherein the supply rate of oxygen (O 2 ) is 5 to 10cc per minute and the supply rate of the argon (Ar) gas Is 30 to 80 cc per minute. In addition, the plasma etching equipment is applied with a high frequency power (RF Power) of 100 to 200 watts (W) and a magnetic field of 30 to 80 gauss (G).
도 4는 상기 플라즈마 식각 공정 후 소각 공정을 실시하여 잔류된 상기 감광막(4)을 제거한 상태의 단면도인데, 상기 실리콘 기판(1)상에 감광막 찌꺼기(2B) 및 반응 부산물(4)이 잔류된다. 이때 상기 소각 공정은 오존(O3) 소각법 또는 다운 스트림 방식의 마이크로파(Microwave) 플라즈마를 이용한 소각법으로 실시할 수 있다.FIG. 4 is a cross-sectional view of a state in which the photosensitive film 4 remaining after the incineration process is removed after the plasma etching process, and the photoresist film 2B and the reaction by-product 4 remain on the silicon substrate 1. In this case, the incineration process may be performed by incineration using an ozone (O 3 ) incineration method or a microwave plasma of a downstream method.
도 5는 상기 실리콘 기판(1)상에 잔류된 감광막 찌꺼기(2B) 및 반응 부산물(4)을 제거하기 위하여 H2SO4, H2O2및 H2O가 1 : 1 : 3 내지 7의 비율로 혼합된 세정액을 이용하여 10 내지 30분 동안 습식 세정을 실시한 상태의 단면도로서, 이후 탈이온수(Deionized Water)로 세척하여 잔류된 세정액을 제거하면 상기 실리콘 기판(1)의 표면이 청정한 상태로 유지된다.FIG. 5 shows H 2 SO 4 , H 2 O 2, and H 2 O of 1: 1: 3 to 7 to remove photoresist residue 2B and reaction by-products 4 remaining on the silicon substrate 1. A cross-sectional view of a wet cleaning process for 10 to 30 minutes using a cleaning solution mixed at a ratio, and after cleaning with deionized water to remove residual cleaning solution, the surface of the silicon substrate 1 is kept clean. maintain.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하여 플라즈마 식각 공정으로 탄화층을 제거한 후 소각 공정으로 잔류된 감광막을 제거하고 습식 세정 공정으로 잔류된 감광막 찌꺼기 및 반응 부산물을 완전히 제거함으로써 감광막의 터짐이 발생되지 않으며, 이에 따라 파티클의 생성으로 인한 실리콘 기판 및 반응로의 오염이 방지된다. 그러므로 실리콘 기판의 표면이 청정한 상태로 유지되어 후속 공정을 용이하게 실시할 수 있으며, 따라서 소자의 수율이 향상될 수 있는 탁월한 효과가 있다.As described above, by removing the carbonization layer by the plasma etching process, the photoresist film is removed by the incineration process, and the photoresist film and the reaction by-products are completely removed by the wet cleaning process. Therefore, contamination of the silicon substrate and the reactor due to the generation of particles is prevented. Therefore, the surface of the silicon substrate is kept clean, so that subsequent processes can be easily performed, and thus, there is an excellent effect that the yield of the device can be improved.
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